Metallerin Mekanik Özellikleri

Metallerin Mekanik Özellikleri 

Bu bölümde ;

• Metallerin dış yüklere nasıl karşılık verdiklerini, gerilme ve gerinme, çekme, basma, kayma, burulma gerilmeleri, elastik ve plastik deformasyon, akma gerilmesi,
• Çekme gerilmesi, süneklik, tokluk, sertlik, dislokasyon ve plastik deformasyon,
• Kuvvetlendirme mekanizmaları,
• Toparlanma, yeniden kristalleşme ve tane büyümesi ile 
• Malzemelerin kırılması, gevrek ve sünek kırılma, darbeli kırılma deneyi, yorulma ve sürünme hakkında bilgi verilecektir.

Metallerin Mekanik Özellikleri Nelerdir

Metallarin Mekanik Özellikleri 

Malzemeler çekme, basma, kayma ve burulma yüklerine maruz kalırlar. 

Elastik ve Plastik Şekil Değiştirme 

Elastik Ve Plastik Şekil Değiştirme

Akma Dayanımı

Uygulanan çekme kuvvetinin yaklaşık olarak sabit olmasına karşılık, plastik şekil değiştirmenin önemli ölçüde arttığı ve çekme diyagramının düzgünsüzlük gösterdiği bölgeye karşı gelen gerilme değeridir. 

Akma Dayanımı

Çekme Dayanımı

Bir malzemenin kopmadan veya kırılmadan dayanabileceği en yüksek çekme gerilmesi olarak tanımlanır. Bu gerilme, çekme 

Çekme Dayanımı

Gevrek malzemenin çekme deney

Sünek malzemenin çekme deneyi

Kopma Uzaması

Çekme numunesinin boyunda meydana gelen en yüksek yüzde plastik uzama miktarıdır. Bu değer malzemenin sünekliğini gösterir. 

Tokluk

Malzemenin kırılıncaya kadar enerji absorbe etme yeteneğidir. Genellikle gerilme eğrisinin altında kalan alanın hesaplanması ile bulunur. Süneklikte olduğu gibi, tokluğun karşıtı olarak da gevreklik deyimi kullanılır

Tokluk

Sertlik

Bir malzemenin çizilmeye, kesilmeye, aşınmaya ve delinmeye karşı gösterdiği dirence sertlik denir.

Değişik türde sertlik deneyleri bulunmaktadır (Rockwell, Brinell, Vickers gibi). Sertlik ölçümlerinde kuvvet uygulanarak, genellikle küre, koni yada piramit ile malzemenin yüzeyinde küçük bir çentik açılır. Oluşan çukurun derinliği yada büyüklüğü ölçülür.  

Sertlik Ölçümünde kullanılan uçlar

Deformasyon 

Plastik deformasyon büyük sayıdaki dislokasyonların hareketinden dolayıdır. 

Dislokasyon Hareketleri

Dislokasyon Hareketinin Yönü 

Kenar dislokasyonu doğrultusu  uygulanan gerilmeye paralel hareket eder. Vida dislokasyonu ise uygulanan gerilmeye dik doğrultuda hareket eder. 

Dislokasyon Hareketinin Yönü

Dislokasyonlar Arası Etkileşim 

Dislokasyon etrafındaki gerinme alanının sebebi onların birbirlerini etkilemesidir. Onlar aynı düzlemde iken, eğer aynı işarete sahiplerse itilirler ve eğer karşıt işaretlere sahiplerse birbirlerini çekerler.

Dislokasyonlar arası etkileşim

Kayma Düzlemleri 

• Tek kristallerde dislokasyonların hareket ettiği tercih edilmiş bir düzlem vardır (kayma düzlemi). 

• Kayma düzleminde dislokasyon hareketi için tercih edilmiş kristalografik yön vardır (kayma yönü). 

Kayma Düzlemleri

Çok Kristalli Malzemelerin Plastik Deformasyonu 

Dislokasyon hareketi kayma düzlemi boyunca oluşur.

Çok kristalli malzemelerin plastik deformasyonu

a. Çok kristalli bir bakır numunenin yüzeyindeki kayma hatları

b ve c. Çok kristalli bir metalde plastik deformasyon sonucu, uygulanan gerilimin doğrultusu boyunca  tanelerin uzaması 

Toparlanma

Yeniden kristalleşme sıcaklığından daha düşük sıcaklıklarda uygulanan bir ısıl işlem olup, bu işlem sonucunda malzemenin iç yapısında önemli bir değişme meydana gelmeden bazı özellikler değişebilir. 

Bu işlemin esas amacı, soğuk şekil değiştirme sırasında malzeme içerisinde oluşan iç gerilmeleri gidermektir. 

Toparlama

Yeniden Kristalleşme 

• Yeniden kristalleşme çok az dislokasyon içeren yeni tanelerin çekirdeklenme ve büyümesi ile olur. 

• Metal, yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine ısıtıldığında, hızlı bir toparlanma ile kalıntı gerilmeler yok olur ve poligonlaşmış dislokasyon yapısı oluşur. 

Sıcak Haddeleme

Yeniden Kristaslleşme

Yeniden kristalleşme sıcaklıkları

Tane Büyümesi 

Yüksek tavlama sıcaklıklarında toparlanma ve yeniden kristalleşmenin her ikisi de hızlı bir şekilde gerçekleştiğinden yeniden kristalleşmiş ince taneler oluşur. Büyük miktara ulaşan tane sınır birim yüzey enerjisi, yüksek sıcaklıkta  küçük  taneli  yapıyı  dengesiz  yapar.  Bu  enerjiyi  azaltmak için nispeten büyük tanelerin küçük taneleri yutmasıyla tane büyümesi başlar. Bu olay tane büyümesi olarak adlandırılır. 

• Tane büyümesi hiçbir zaman arzu edilmez. 

Atomik düfüzyon yoluyla oluşan tane büyümesinin şematik gösterimi 

Toparlanma, yeniden kristalleşme ve tane büyümesi 

Hatalar 

Kırılma

Kırılma; erime noktasının altındaki bir sıcaklıkta gerilmeden dolayı gövdenin parçalara ayrılmasıdır. 

Oluşan bir çatlağın yayılması sonucu, bir petrol tankerinin ortadan ayrılmasının fotoğrafı

a:Gevrek ve sünek malzemelerin absorbe edebildikleri enerjiler ve kırılma çeşitleri b. Çok sünek c. Kısmen sünek d. Gevrek kırılma 

Sünek malzemelerde çatlağın oluşması ve yayılması 

a. Boyun verme  b. Boşluk teşkili 

c.   Boşluğun bir çatlak şekline dönüşmesi 

d.  Çatlağın yayılması    e. Kırılma 

Darbe Deneyi 

• Ani darbelere karşı direnci iyi olan malzeme seçmek için malzemenin kopmaya karşı direncini ölçmek için yapılır. 

• Numuneler çentikli veya çentiksiz olabilir. V çentikli numuneler, malzemelerin çatlağın büyümesine karşı direncini iyi ölçerler 

Darbe Deneyi

Yorulma Deneyi 

• Akma dayanımının altında, çok sayıda tekrarlanan bir gerilmeye maruz kalan bir malzeme kopabilir. Bu olaya yorulma denmektedir. 

• Yorulma dayanımını ölçmenin yaygın metodu dönen destekli kiriş deneyidir. 

Yorulma Deneyinin Yapılışı

Sürünme Deneyi 

• Malzemeye yüksek sıcaklıkta gerilim uygulanırsa, gerilim akma dayanımının altında olsa bile malzeme gerilebilir ve sonunda kopabilir. Yüksek sıcaklıktaki plastik şekil değiştirme sürünme olarak tanımlanır.
• Malzemenin sürünme özelliklerini belirlemek için fırın içerisine yerleştirilen silindirik numuneye sabit gerilim uygulanır ve parça kopuncaya kadar devam eder. Bu arada zamana bağlı olarak gerinim ve uzama değerleri not edilir.

Sürünme Deneyinin Yapılışı

Benzer Aramalar: metaller , metallerin mekanik özellikleri , malzeme bilgisi , deneyler